一种液晶显示器及液晶显示系统的制作方法

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种液晶显示器及液晶显示系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，液晶显示器(liquidcrystaldisplay，简称lcd)得到了广泛的应用，比如液晶电视、移动电话、计算机屏幕、数码相机等。

现有的液晶显示器一般由彩色滤波片基板(colorfilter，简称cf)、薄膜晶体管阵列基板(thinfilmtransistorarraysubstrate，简称tft)，以及填充于cf基板和tft基板之间的液晶层(liquidcrystallayer，简称lcl)所构成。在液晶显示器的制作过程中，通过配向技术来实现液晶层晶体分子按照特定的方向和角度排列。常见的配向技术包括摩擦配向法和紫外线配向法(ultraviolet，简称uv)，其中，摩擦配向法只能在一个水平方向上进行配向，并在液晶显示器领域得到了广泛地应用，但现在液晶显示器更需要大的视角；uv中的紫外线垂直配向方法通过配向膜可以实现所有液晶分子向设计方向倾斜的状态，增强了液晶显示器的视角表现，所以在液晶显示器配向中应用更为广泛。

但是，目前紫外光配向工艺一般对tft基板和cf基板的一个像素单元分别进行上下和左右配向，在tft基板和cf基板成盒后，液晶显示器在一个像素单元中形成4区域，但这种配向会在区域的边界形成暗纹，影响液晶显示器的穿透率。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种液晶显示器及液晶显示系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种液晶显示器，所述液晶显示器采用紫外线配向方法进行配向，该液晶显示器包括：

第一基板；

第二基板配置于所述第一基板30相对面；

液晶层，配置于所述第一基板和所述第二基板之间，所述液晶层包括液晶组合物，所述液晶组合物包括棒状液晶和手征性液晶。

在本发明的一个实施例中，所述液晶层的厚度为d，所述液晶组合物的螺距为p，所述厚度d与所述螺距p的比值为n/20，所述n的取值为1≤n≤5。

在本发明的一个实施例中，所述液晶层的厚度d取值为2μm～5μm。

在本发明的一个实施例中，所述液晶显示器还包括第一偏光板和第二偏光板，所述第一偏光板配置于所述第一基板远离所述液晶层的一侧，所述第二偏光板配置于所述第二基板远离所述液晶层的一侧。

在本发明的一个实施例中，所述液晶显示器还包括第一ito电极层和第二ito电极层，所述第一ito电极层配置于所述第一基板与所述液晶层之间，所述第二ito电极层配置于所述第二基板与所述液晶层之间。

在本发明的一个实施例中，所述液晶显示器还包括第一pi配向层和第二pi配向层，第一pi配向层配置于所述第一ito电极层与所述液晶层之间，第二pi配向层配置于所述第一ito电极层与所述液晶层之间。

在本发明的一个实施例中，所述第一pi配向层和所述第二pi配向层上形成的配向区域数目为2*n1，n1≥1，n1为正整数。

在本发明的一个实施例中，所述配向区域数目为2^n2,n2≥2，n2为正整数。

在本发明的一个实施例中，所述第一基板为彩色滤光片基板，所述第二基板为薄膜晶体管阵列基板。

本发明的另一个实施例提供了一种液晶显示系统，所述液晶显示系统包括如上任一所述液晶显示器。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明在液晶层加入手征性液晶，使得液晶层液晶分子具有向列相特性，在紫外光配向搭配特定液晶配向方向下，液晶层内的液晶分子的暗纹有所改善，穿透率有所提高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种液晶显示器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种液晶显示器中的液晶层中液晶混合物的结构示意图；

图3a～3b为本发明实施例提供tft基板和cf基板的配向结构示意图；

图4为本发明实施例提供的传统液晶显示器在紫外光配向工艺下产生4区域的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种液晶显示器的模拟液晶指向矢示意图；

图6a～6c为本发明实施例提供的一种液晶显示器在紫外光配向工艺下不同的d/p产生的暗纹示意图；

图7a～7b为本发明实施例提供的传统液晶显示器紫外光配向工艺与本发明液晶显示器紫外光配向工艺产生的暗纹细节对比示意图；

图8为本发明实施例提供的一种液晶显示器在不同d/p下的穿透率对比示结果意图。

附图标记说明：

第一偏光板10；第二偏光板20；第一基板30；第二基板40；第一ito电极层50；第二ito电极层60；第一配向层70；第二配向层80；液晶层90；棒状液晶901；手征性液晶902。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种液晶显示器的结构示意图。本发明实施例提供了一种液晶显示器，该液晶显示器采用紫外光配向方法进行配向，该液晶显示器包括：

第一基板30；

第二基板40，配置于第一基板30的相对面；

液晶层90，配置于第一基板30和第二基板40之间，液晶层90包括液晶组合物，液晶组合物包括棒状液晶901和手征性液晶902。

优选地，液晶层90的厚度d与液晶组合物的螺距p的比值为n/20，n的取值为1≤n≤5；液晶层90的厚度d取值为2μm～5μm。

具体地，目前控制液晶显示配向的方法包括摩擦配向方法和uv配向方法，在uv配向技术之前，控制液晶显示配向方法是在高分子膜上通过摩擦法进行配向的，摩擦配向法只能在一个水平方向上进行配向，并在液晶显示器领域得到了广泛地应用，但现在液晶显示器更需要大的视角，因此需要部分改变配向的方向，现有方法将配向区域分割成多个区域来实现广视角。uv配向方法利用紫外光照射控制液晶分子的配向，避免了摩擦配向过程中可能造成第一基板30和第二基板40的表面污染或对配向膜的刮伤，同时可以透过紫外光光罩实现多区域配向，达到扩大液晶显示器视角的目的。传统图形垂直配向型(patternedverticalalignment，简称pva)液晶显示器利用边缘场效应及补偿板达到广视角的目的，多区域垂直配向型(multi-domainverticalalignment，简称mva)液晶显示器将一个像素单元分隔成多个区域，并使用凸起物(例如protrusion)或是ito的特定图形结构(例如electrodeslit，电极狭缝)，使位于不同区域的液晶分子能够朝不同方向倾斜，从而提供广视角，提高穿透率，但是mva或是pva结构，都存在某些在间隙上的液晶分子不受电场的影响而不倾斜导致配向区域内的非连续性，使液晶显示器成像有所瑕疵。

而紫外光配向工艺是一种采用紫外线进行液晶配向的垂直配向技术，该配向技术省去了mva、pva配向制程中用于控制液晶分子配向的凸起物、电极狭缝或补偿版，使得液晶显示器的开口率、对比度、影响速度都能提高，并能大幅降低液晶显示器的制程难度，消减了生产程序，提高了生产效率，节省了生产成本。

紫外光配向工艺配向技术的关键是配向膜，通过配向膜实现所有液晶分子向预设方向倾斜的状态，配向膜表面的高分子主链随着紫外线照射方向的倾斜，使液晶层90中的液晶分子沿着这条高分子主链倾斜，并通过电场控制液晶分子同时向同一方向倾斜，从而得到均匀的亮度和高的对比度，实现液晶显示器图像的显示。

请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种液晶显示器中的液晶层中液晶混合物的结构示意图。为解决上述问题，在紫外光配向制程中，本实施例在液晶层90原本的棒状液晶901中掺杂手征性液晶902，使液晶层90中的液晶分子形成螺旋结构，如图2所示。图2中杆状物包括液晶分子(liquidcrystal，简称lc)，m表示液晶分子指向矢，螺距p对应于液晶层90中的液晶分子指向矢360°全旋转后的距离，可见，加入手征性液晶902的液晶层90其液晶分子呈向列相(nematicphase)分布，向列相液晶可以更好的实现液晶分子同时向同一方向倾斜，进而得到均匀的亮度和高的对比度，实现液晶显示器图像的显示。在紫外光配向制程中，传统的液晶层90多为棒状液晶，此时液晶层90中液晶分子不具有螺距p，同时传统的液晶层90结构因为液晶分子边缘fringefield(边际电场)的关系，使得紫外光配向后的液晶分子产生的暗纹较多。因此，本实施例通过将手征性液晶与棒状液晶进行混合，通过控制d/p的比值调整出需要的向列相，进而改善紫外光配向后产生的暗纹。本实施例中，液晶层90的厚度d与液晶组合物的螺距p的最佳比值d/p为n/20，n的取值为1≤n≤5，其中，液晶层90的厚度d取值为2μm～5μm，这样d的取值范围可以更好的调整控制d/p的比值，得到具有向列相特性的液晶，从而改善配向后产生的暗纹，提高液晶的穿透率。

本实施例以旋性(手征性)液晶掺杂到棒状液晶中，使液晶层90中的液晶分子具有旋性，通过控制d/p调整出需要的向列相，加上使用现有的紫外光配向技术及其画素结构，从而改善紫外光配向后产生的暗纹，提高液晶显示器的穿透率。

进一步地，液晶显示器还包括第一偏光板10和第二偏光板20，第一偏光板10配置于第一基板30远离液晶层90的一侧，第二偏光板20配置于第二基板40远离液晶层90的一侧。

具体地，本实施例中第一偏光板10和第二偏光板20的吸收轴(或穿透轴)垂直。

进一步地，液晶显示器还包括第一ito电极层50和第二ito电极层60，第一ito电极层50配置于第一基板30与液晶层90之间，第二ito电极层60配置于第二基板40与液晶层90之间。

具体地，本实施例通过第一ito电极层50和第二ito电极层60分别为第一基板30、第二基板40提供驱动电压，驱动电压使液晶层90的液晶分子同时向同一方向倾斜。其中，在紫外光配向制程中，第一ito电极层50和第二ito电极层60提供的驱动电压一般不高于8v，因为驱动电压再高将产生耗能的问题，所以目前液晶显示器产品最大的驱动电压约为8v。

优选地，本实施例驱动电压为7v。

进一步地，液晶显示器还包括第一pi配向层70和第二pi配向层80，第一pi配向层70配置于第一ito电极层50与液晶层90之间，第二pi配向层80配置于第二ito电极层60与液晶层90之间。

具体地，由上述可知，紫外光配向技术的关键是配向膜，本实施例在第一ito电极层50与液晶层90、第二ito电极层60与液晶层90之间分别加入第一pi配向层70、第二pi配向层80，当紫外线照射到第一pi配向层70和第二pi配向层80时，第一pi配向层70和第二pi配向层80利用作为配向膜的特殊高分子材料，表面的高分子主链可实现液晶层90所有液晶分子向设计方向倾斜，从而高精度的控制液晶分子沿着紫外线方向倾斜。其中，特殊高分子材料可以为聚酰亚胺。

进一步地，第一pi配向层70和第二pi配向层80上形成的配向区域数目为2*n1，n1≥1，n1为正整数。

进一步地，配向区域数目为2^n2,n2≥2，n2为正整数。

优选地，配向区域数目为4。

具体地，请参见图3a～3b，图3a～3b为本发明实施例提供的tft基板和cf基板的配向结构示意图，图3a为本发明实施例提供tft基板的配向结构示意图，图3b为本发明实施例提供的cf基板的配向结构示意图。本实施例第一基板30和第二基板40分别为彩色滤光片基板(cf基板)、薄膜晶体管阵列基板(tft基板)。tft基板与cf基板分别包括若干像素单元，为了实现每个像素单元产生4区域结构，本实施例tft基板与cf基板的光配向分别将tft基板与cf基板分隔成左右两部分、上下两部分。其中，tft基板的左右两部分配向方向相反，左边部分的配向方向从上到下，右边部分的配向方向从下到上；cf基板上下部分的配向方向相反，上边部分的配向方向从右到左，下边部分的配向方向从左到右。

请参见图4，图4为本发明实施例提供的传统液晶显示器在紫外光配向工艺下产生4区域的示意图。采用紫外光配向方法对cf基板、tft基板进行配向处理，tft基板与cf基板的配向如图3a和图3b，配向使得液晶层90成盒之后，液晶层90的每个液晶分子形成2x2＝4区域，4个区域分别为左上、左下、右上、右下区域，4区域内液晶分子的旋转方向如图4中实线箭头所示，配向后的左上、左下、右上、右下4个区域的液晶分子旋转方向不同，且相邻区域内的液晶分子旋转方向相互垂直，以实现较大视眼角。本实施例在紫外光配向技术下实现液晶层90液晶分子的4区域，其紫外光垂直配向模式具体为：第一步，将cf基板像素单元分为上下两部分，cf基板紫外光光罩的漏光缝隙覆盖该cf基板像素单元的上半部分进行照射，完成cf基板上半部分的配向，之后，cf基板紫外光光罩的漏光缝隙覆盖cf基板的像素单元的下半部分进行照射，完成cf基板下半部分的配向，其中，cf基板上下两部分进行紫外线照射时，照射方向相反，即该cf基板像素单元的上半部分与下半部分的配向方向相反，cf基板的配向方式为扫描曝光的方式；第二步，将tft基板像素单元分为左右两部分，tft基板紫外光光罩的漏光缝隙覆盖该tft基板像素单元的左半部分进行照射，完成tft基板左半部分的配向，之后，tft基板紫外光光罩的漏光缝隙覆盖该tft基板像素单元的右半部分进行照射，完成tft基板右半部分的配向，其中，tft基板左右两部分进行紫外线照射时，照射方向相反，即tft基板像素单元的左半部分与右半部分的配向方向相反，为了达到更好的配向效果，tft基板的配向方式为shot曝光的方式。

本实施例并不局限于图3a～3b中cf基板和tft基板的配光方向，tft基板与cf基板配光方向可以对调，即tft基板与cf基板的光配向分别将tft基板与cf基板分隔成上下部分、左右部分。其中，tft基板的上下部分配向方向相反，上边部分的配向方向从右到左，下边部分的配向方向从左到右；cf基板左右部分的配向方向相反，左边部分的配向方向从上到下，右边部分的配向方向从下到上。在紫外光配向技术下，实现液晶层90液晶分子的4区域，其紫外光垂直配向模式具体为：第一步，将tft基板像素单元分为上下两部分，tft基板紫外光光罩的漏光缝隙覆盖该tft基板像素单元的上半部分进行照射，完成tft基板上半部分的配向，之后，tft基板紫外光光罩的漏光缝隙覆盖该tft基板像素单元的下半部分进行照射，完成tft基板下半部分的配向，其中，tft基板上下两部分进行紫外线照射时，照射方向相反，即该tft基板像素单元的上半部分与下半部分的配向方向相反，tft基板的配向方式为扫描曝光的方式；第二步，将cf基板像素单元分为左右两部分，cf基板紫外光光罩的漏光缝隙覆盖该cf基板像素单元的左半部分进行照射，完成cf基板左半部分的配向，之后，cf基板紫外光光罩的漏光缝隙覆盖该cf基板像素单元的右半部分进行照射，完成cf基板右半部分的配向，其中，cf基板左右两部分进行紫外线照射时，照射方向相反，即该cf基板像素单元的左半部分与右半部分的配向方向相反，为了达到更好的配向效果，cf基板的配向方式为shot曝光的方式。

根据紫外线照射方向的改变，本实施例可以得到2种tft基板与cf基板的光配向结构组合，一种是如图3a～3b所示的tft基板左右配向，cf基板上下配向；另一种是tft基板上下配向，cf基板左右配向；tft基板与cf基板无论上述哪种光配向结构组合，因为受到tft基板和cf基板两侧的uv光配向、第一ito电极层50和第二ito电极层60边缘电场的双重作用，液晶层90液晶分子形成的4区域中都会出现如图4所述的“卐字暗纹”或者“卍字暗纹”，统称万字暗纹，暗纹产生的位置为中间呈十字状，四周占边缘的一半。万字暗纹严重影响着液晶分子像素开口区域的穿透率，尤其是随着液晶显示屏每英寸具有的像素数目的提高，透过率成为光配向技术的瓶颈。

请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种液晶显示器的模拟液晶指向矢示意图。本实施例在为了解决如上问题，在紫外光配向结构上，在液晶层90中加入手征性液晶，请再参见图2，液晶层90加入手征性液晶后，呈螺旋结构，由于液晶分子本身的扭转，使得其在原本出现“卐字暗纹”或者“卍字暗纹”的位置因手征性液晶(chiral)的作用产生相位差，具体地请再参见图5，图5中模拟液晶指向矢包括靠近tft基板的液晶纸箱矢、靠近液晶盒中心的液晶指向矢、靠近cf基板的液晶指向矢，图5右侧的图是液晶盒中心的模拟液晶指向矢示意图，可见，液晶分子从逆时针方向旋转，其中靠外侧的液晶指向矢是靠近tft基板的液晶液晶指向矢，靠内侧的液晶指向矢是靠近cf基板的液晶指向矢，夹于靠近tft基板的液晶液晶指向矢与靠近cf基板的液晶指向矢的是靠近液晶盒中心的液晶指向矢，液晶盒其他位置的模拟液晶指向矢与液晶盒中心类似。由图可知，靠近tft基板的液晶纸箱矢、靠近液晶盒中心的液晶指向矢、靠近cf基板的液晶指向矢并未重合，加上第一偏光板和第二偏光板吸收轴是垂直配置的，通过液晶面板的光产生了相位差，在紫外光配向制程中，传统液晶显示器的液晶层90中无旋性液晶(手征性液晶chiral)时，液晶盒的液晶轴与第一偏光板10、第二偏光板20的吸收轴呈垂直或平行，此时靠近tft基板的液晶指向矢、靠近液晶盒中心的液晶指向矢、靠近cf基板的液晶指向矢重合，无相位差产生，故容易生成暗纹，而本实施例在液晶层90中加入手征性液晶后，使得液晶层90中的液晶分子由上到下不会完全重合，即液晶盒的液晶轴与第一偏光板10、第二偏光板20的吸收轴非垂直或平行，靠近tft基板的液晶指向矢、靠近液晶盒中心的液晶指向矢、靠近cf基板的液晶指向矢并未重合，故有了相位差产生，该相位差的存在使得紫外光配向中暗纹的亮度得到提升，进而提升了液晶盒液晶分子的穿透率。其中，图5中的两条相互垂直的灰色区表示暗纹区，灰色区以外的部分表示亮区。

请参见图6a～6c，图6a～6c为本发明实施例提供的一种液晶显示器在紫外光配向工艺下不同的d/p产生的暗纹示意图。其中，图6a为d/p取值为0.05时，紫外光配向产生暗纹的示意图；图6b为d/p取值为0.1时，紫外光配向产生暗纹的示意图；图6c为d/p取值为0.15时，紫外光配向产生暗纹的示意图。本实施例中，图6a～6c实验模拟场景是降低液晶层90中液晶组合物的螺距p而液晶盒厚度d不变的情况，由图可知，液晶盒的厚度d不变时，随着液晶组合物的螺距p值上升，与图4中传统液晶显示器在紫外光配向中产生的暗纹相比，本实施例图6a～6c中暗纹的亮度均有所下降，使得暗纹的穿透率提升，进而提升了整个液晶层90的穿透率。其中，本实施例第一ito电极层50、第二ito电极层60为紫外光配向提供的驱动电压均为7v。

请参见图7a～7b，图7a～7b为本发明实施例提供的传统液晶显示器紫外光配向与本申请液晶显示器紫外光配向产生的暗纹细节对比示意图。其中，图7a为传统液晶显示器紫外光配向产生的暗纹示意图，图7b为本发明实施例提供的液晶显示器紫外光配向产生的暗纹示意图。可见，不管是传统液晶显示器紫外光配向，还是本发明实施例提供的液晶显示器紫外光配向，都将整个液晶盒中的液晶分子的亮度表现分成两个区域，这两个区域分别为亮区和暗纹区，在图7a～7b中用①表示亮区，用②表示暗纹区。由图可知，本实施例在紫外光配向后，在0～90度正交的第一偏光板10和第二偏光板20下，分别对比图7a和图7b的亮区和暗纹区，图7b的d/p为0.15时，可以看到本实施例改善了暗纹区的亮度，从而使整个液晶盒液晶分子的亮度有所提升，使得暗纹的穿透率提升，进而提升了整个液晶层90的穿透率。但过高的d/p会影响亮区的亮度，故本实施例限定了d/p的取值在0.05～0.25之间，即d/p的取值超过0.25，亮区的亮度将大幅下降，暗纹区的亮度增益无法补足亮区损失的亮度增益，使得液晶层90内的液晶分子的整体亮度反而下降，不利于穿透率的提升。

为了进一步说明本实施例液晶显示器的优势，本实施例在传统紫外光配向和基于本实施例液晶显示器的紫外光配向上做了对比实验。请参见图8，图8为本发明实施例提供的一种液晶显示器在不同d/p下的穿透率比较示意图。可见，本实施例在d/p的取值为0.05、0.1、0.15下，在任何驱动电压下，本实施例的液晶显示器在紫外光配向下穿透率均比传统液晶显示器的紫外光配向穿透率高；本实施例在d/p的取值为0.2、0.25下，低驱动电压下，传统的液晶显示器的紫外光配向的穿透率略高于本实施例液晶显示器的穿透率，但在高驱动电压下，比如驱动电压为8v的时候，传统的液晶显示器的紫外光配向的穿透率有所下降，而本实施例液晶显示器的紫外光配向的穿透率却在上升。但基于驱动电压过高将产生耗能的问题，目前液晶显示产品最大驱动电压约为8v。

综上所述，在紫外光配向搭配特定液晶配向方向下，本实施例通过在液晶层90加入手征性液晶，并将液晶层90的厚度d与液晶层90中液晶的螺距p的比值控制在0.05≤d/p≤0.25范围内，此时液晶层90内的液晶分子的暗纹会有所改善，穿透率会有所提高。

本发明另一实施例提供了一种液晶显示系统，该液晶显示系统包括上述任一所述液晶显示器，可以执行上述液晶显示器的实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。